一種膽甾相液晶光柵圖案聚合方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于液晶技術領域，具體涉及一種膽留相液晶光柵圖案聚合方法。
【背景技術】
[0002]從廣義上來說，具有周期性的空間結構或光學性能(如透射率、折射率)的衍射屏，統稱光柵。光柵根據其工作方式分為兩類，一類是透射光柵，另一類是反射光柵。如果按其對入射光的調制作用來分類，又可分為振幅光柵和相位光柵。
[0003]液晶是介于液態(tài)與結晶態(tài)之間的一種物質狀態(tài)。它除了兼有液體和晶體的某些性質(如流動性、各向異性等)外，還有其獨特的性質。液晶可分為向列相、膽留相、近晶相。由不對稱性的手性分子組成的液晶，也就是這種分子和鏡像是不一致的，那么這就是膽甾相液晶。如圖1所示，膽留相液晶最主要的特點是分子的指向矢在空間中是圍繞著螺旋軸自發(fā)的旋轉，而且螺旋軸始終垂直于指向矢。指向矢的旋轉取決于分子的結構，可以是右旋的也可以是左旋的。指向矢在空間旋轉360°螺旋軸上的距離叫做螺距(pitch，P)。螺距的大小可以隨外界因素的變化而變化。膽留相液晶也可以在一般的向列相液晶中加入一些手性分子而形成。由于分子的螺旋狀排列，膽留相液晶具有一系列獨特光學性質。
[0004]而膽甾相液晶光柵是基于膽甾相液晶在平面內的周期性排列的相位光柵，由于其在光束調制器件上的應用前景，近幾年也是研宄的熱點之一。根據非專利文獻膽留相液晶光柵的條紋方向取決于液晶盒的厚度和膽留相液晶螺距的比值還有基質的排列取向和所施加的電壓，如圖2所示。中間層液晶分子的方向決定了方向面，進而決定了條紋方向。這就意味著如若在條紋形成前改變中間層液晶分子的取向，并可改變再形成光柵的條紋方向?，F有技術中的液晶光柵在撤去電壓的時候，光柵便會消失，不能保持，難以圖案化。
【發(fā)明內容】
[0005]本發(fā)明的目的在于提供一種膽甾相液晶光柵圖案聚合方法。
[0006]本發(fā)明的具體技術方案如下:
[0007]一種膽甾相液晶光柵圖案聚合方法，包括如下步驟:
[0008](I)用透明的導電性材料制備液晶盒，并對其進行配向；
[0009](2)向列相液晶、手性物質、聚合單體和光引發(fā)劑以90?92:1?3:6?8:1?3的質量比超聲混合均勻，得液晶混合物，上述聚合單體為液晶聚合單體或非液晶聚合單體(優(yōu)選為液晶聚合單體RM257)；
[0010](3)將步驟(2)制得的液晶混合物加熱至清亮點溫度之上，灌入步驟(I)配向好的液晶盒中，自然冷卻；
[0011](4)將按步驟(3)制得的液晶盒置于曝光系統光路中，對液晶盒施加交流電壓，使得液晶盒中形成穩(wěn)定的光柵，再進行曝光，曝光結束后即撤去交流電壓，即得到特定圖案的液晶光柵，其中所述樣品正對曝光系統光路的光源。
[0012]在本發(fā)明的一個優(yōu)選實施方案中，所述向列相液晶為E7、E48、5CB、MDA-00-3461、MDA-00-3506、ZLI 2293,ZLI 4788、BL006、BL036 和 MLC 6608 中的至少一種，所述手性物質為 S811、R811、BDH1281、COC、RlOl1、R5011、CB15、MLC6248 和 BP-CD3 中的至少一種，所述聚合單體為 RM257、RM84、RM206、RM691、C6M、BAHB 和 SLC1717 中的至少一種。
[0013]在本發(fā)明的一個優(yōu)選實施方案中，所述導電性材料為PVC、PE、聚酰亞胺、聚碳酸酯、纖維素紙、玻璃紙或玻璃，優(yōu)選為ITO玻璃。
[0014]在本發(fā)明的一個優(yōu)選實施方案中，所述步驟(I)的配向方法為摩擦配向法、光配向法、斜向蒸鍍氧化硅法或離子束取向法，配向膜優(yōu)選為聚酰亞胺P1、偶氮類光取向材料SDl 或 SDAlo
[0015]在本發(fā)明的一個優(yōu)選實施方案中，所述配向的材料為下述材料中的至少一種??偶氮染料及其衍生物、聚酰亞胺及其衍生物、聚乙烯醇及其衍生物或肉桂酸酯類及其衍生物。
[0016]在本發(fā)明的一個優(yōu)選實施方案中，所述光引發(fā)劑的引發(fā)波段為遠紫外、近紫外、可見光、近紅外、中紅外或遠紅外波段，優(yōu)選為Irgacure 127、Irgacure 184、Irgacure651、 Irgacure 784、 Irgacure 819、 Irgacure 1173、 Irgacure 2202、 Irgacure 2959 和Chemcure-481中的至少一種。
[0017]在本發(fā)明的一個優(yōu)選實施方案中，所述曝光系統為靜態(tài)有掩模系統或者動態(tài)無掩模系統。
[0018]進一步優(yōu)選的，所述靜態(tài)有掩模系統為接觸式掩模系統、接近式掩模系統或投影式掩模系統。
[0019]進一步優(yōu)選的，所述動態(tài)無掩模系統為LCD動態(tài)無掩模系統、DMD動態(tài)無掩模系統或LCOS動態(tài)無掩模系統。
[0020]本發(fā)明的有益效果是:
[0021]本發(fā)明的方法在膽留相液晶中加入光引發(fā)劑和液晶聚合單體，經曝光聚合后，即使撤去電壓也可讓光柵保持不變，并且，這種光柵具有良好的穩(wěn)定性，利用在光路中加入一套掩模系統，便可讓光柵聚合穩(wěn)定成指定圖案，該圖案可以為商標、商品名等，還可應用于防偽，具有重要的潛在商業(yè)應用價值。
【附圖說明】
[0022]圖1為膽留相液晶不意圖；
[0023]圖2為膽留相液晶光棚不意圖；
[0024]圖3為本發(fā)明實施例所用曝光模板示意圖；
[0025]圖4為本發(fā)明實施例1的曝光光路示意圖；
[0026]圖5為本發(fā)明實施例1或3的結果示意圖之一；
[0027]圖6為本發(fā)明實施例2的SDl分子式示意圖；
[0028]圖7為本發(fā)明實施例2的ITO玻璃光取向示意圖；
[0029]圖8為本發(fā)明實施例2曝光光路示意圖；
[0030]圖9為本發(fā)明實施例1或3的結果示意圖之二 ；
[0031]圖10為本發(fā)明實施例2結果示意圖；
[0032]圖11為本發(fā)明實施例3的SDAl分子式示意圖；
[0033]圖12為本發(fā)明實施例3曝光光路示意圖；
【具體實施方式】
[0034]以下通過【具體實施方式】結合附圖對本發(fā)明的技術方案進行進一步的說明和描述。
[0035]實施例1
[0036]本實施例為摩擦配向法對液晶盒配向。
[0037]割取25mmX 20mm尺寸的ITO玻璃，用ITO清洗劑和去離子水(比例為3:97)的混合溶液進行超聲清洗40分鐘，然后再用無水乙醇超聲清洗20分鐘。在120°C的烤箱中放置30分鐘后，進行UVO清洗30分鐘以增加浸潤性和粘附性。將聚酰亞胺PI旋涂在ITO玻璃導電層的表面上，旋涂參數為:低速旋涂5秒，轉速800n/min，高速旋涂40秒，轉速3000η/min。完畢后放在烤箱中以120°C烘干30分鐘。
[0038]將ITO玻璃的涂覆層放在摩擦配向機上摩擦配向，摩擦方向和ITO玻璃長邊平行。在其中一片ITO玻璃片的導電層上均勻噴涂直徑為5um的空間粉，然后將兩片玻璃片以摩擦方向反平行膠合做成液晶盒(導電層為內層)。將向列相液晶E7、手性物質S811、液晶聚合單體RM257和IRGA⑶RE 651 (質量比為91:2:7:1)超聲混合完全均勻后(注意避光)，加熱到65°C (清亮點61°C )，灌入液晶盒內。關閉加熱箱，待其自然冷卻。
[0039]將所要曝光的圖形模板(如圖3)緊貼在液晶盒的一表面上，再把液晶盒4放置在如圖4的光路中，其中，貼著模板的一面3要面向著光源。在液晶盒兩端加上交流電壓(方波，IKHz，峰值4.7V)。待液晶盒形成穩(wěn)定的光柵后，打開激光光源I (405nm，5J/cm2)。I發(fā)射出的光束經過擴束準直透鏡2后，均勻照射于模板上，模板上透光部分，將會使液晶盒對應區(qū)域發(fā)生聚合反應，而不透光區(qū)域，液晶盒將不會發(fā)生聚合反應。曝光后(曝光劑量為5J/cm2)，關閉光源，撤去施加在液晶盒上的電壓。將液晶盒放置于偏光顯微鏡下觀察，便可得到具有特定圖案的液晶光柵，如圖5所示。
[0040]實施例2
[0041]本實施例為光配向法對液晶盒配向。
[0042]步驟和實施例1 一樣，只是將PI換成有機溶劑DMF(N, N-Dimethylformamide,